La tensione dinamica a trazione viene applicata su pellicole sottili TiO2 per studiare gli effetti della deformazione sull'elettrocatalisi, in particolare la riduzione dei protoni e l'ossidazione dell'acqua. Lepellicole TiO 2 sono preparate mediante trattamento termico della lega niti pseudo-elastica (Nitinol).
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Articolo metodologico
Applicazione di deformazione dinamica su pellicole di ossido sottile immobilizzate su una lega pseudoelastica nichel-titanio
In questo articolo
Sommario
Abstract
L'alterazione diretta della struttura/funzione del materiale attraverso lo sforzo è un'area di ricerca in crescita che ha permesso l'emergere di nuove proprietà dei materiali. La regolazione della struttura del materiale può essere ottenuta controllando una forza esterna imposta sui materiali e inducendo risposte sollecitazione-deformazione (cioè applicando tensione dinamica). Le pellicole sottili elettroattive sono tipicamente depositate su substrati elastici tattili di forma o volume, dove il carico meccanico (cioè compressione o tensione) può influenzare la struttura e la funzione del film attraverso la deformazione imposta. Qui riassumiamo i metodi per filtrare pellicole di biossido di titanio drogato di tipo N (TiO2)preparate mediante un trattamento termico di una lega pseudo-elastica nichel-titanio (Nitinol). Lo scopo principale dei metodi descritti è quello di studiare come la deformazione influenzi le attività elettrocatalitiche dell'ossido metallico, in particolare l'evoluzione dell'idrogeno e le reazioni di evoluzione dell'ossigeno. Lo stesso sistema può essere adattato per studiare l'effetto della deformazione in modo più ampio. L'ingegneria della deformazione può essere applicata per l'ottimizzazione di una funzione del materiale, nonché per la progettazione di materiali elettrocatali (foto)elettrocatalitici regolabili e multifunzionali sotto controllo delle sollecitazioni esterne.
Introduzione
La capacità di alterare la reattività superficiale dei materiali catalitici introducendo la deformazione è stataampiamente riconosciuta 1,,2,,3. Gli effetti della deformazione nei materiali cristallini possono essere introdotti regolando l'architettura del materiale(deformazione statica)o applicando una forza esterna variabile (deformazione dinamica). Nei materiali cristallini, la deformazione statica può essere introdotta mediante doping4,de-lega5,,6,ricottura
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Protocollo
1. Preparazione elettrodi NiTi/TiO2
- Lucidatura chimica e meccanica dei substrati NiTi
- Tagliare la lamina NiTi superelastica (spessore 0,05 mm) in strisce da 1 cm x 5 cm.
- Campione polacco con carta vetrata da 320, 600 e 1200 graniglia, quindi risciacquare con acqua ultrapura (18,2 MΩ).
- Campione polacco con diamante da 1 μm, diamante da 0,25 μm e smalto di allumina da 0,05 μm.
- Dopo la lucidatura, sonicare per 5 minuti in bagni sequenziali di acqua ultrapura (18,2 MΩ), isopropanolo, etanolo, acqua ultrapura (18,2 MΩ), quindi asciugare sotto azoto (i solventi organici usati erano di grado reagente).
ATTENZIO....
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Risultati
I fogli NiTi pretrattati vengono ossidati a 500 °C in condizioni aerobiche(Figura 1). A causa della natura ossofila del titanio, la calcinazione a temperature elevate si traduce in uno strato superficiale di rutile TiO2. Lo spessore dello strato e il grado di doping di tipo n sono influenzati dal tempo e dalla temperatura di ricottura, che si riflette nel cambiamento di colore dal grigio (campione non trattato) al blu/viola uniforme dopo 20 minuti di riscaldamento
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Discussione
Il nitinolo è un substrato elastico adatto per l'applicazione di sollecitazioni meccaniche su pellicole sottili. È disponibile in commercio, altamente conduttivo e può essere facilmente funzionalizzato. La preparazione di pellicole sottili TiO2 inutili mediante trattamento termico del nitinolo, si traduce in TiO2altamente drogato di tipo n . È importante sottolineare che NiTi/TiO2 è un sistema unico in cui le pellicole TiO2 sono preparate dal trattamento termico di NiTi piuttos.......
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Dichiarazioni
Gli autori non dichiarano interessi concorrenti.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato condotto da tutti i coautori, dipendenti dell'Alliance for Sustainable Energy, LLC, il manager e operatore del National Renewable Energy Laboratory per il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ai sensi del Contratto n. DE-AC36-08GO28308. Finanziamento fornito dal DOE degli Stati Uniti, Ufficio delle Scienze, Ufficio delle Scienze energetiche di base, Divisione di Scienze Chimiche, Geoscienze e Bioscienze, Solar Photochemistry Program.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 2-Propanolo | Sigma Aldrich 109634 | ||
| Ag/AgCl (3M NaCl) Elettrodo di riferimento | BASi | MF-2052 | |
| Basi | EF-1369 | ||
| Alcool etilico, puro, 200 proof, anidro, =99,5% | Sigma Aldrich | 459836 | |
| MT I I / F u l l am SEMTester Series | MTI Instruments | ||
| Foglio di nitinol, 0,05 mm (0,002 pollici) di spessore, superelastico, ricotto piatto, superficie decapata | Alfa Aesar | 45492 | |
| PK-4 Kit di lucidatura per elettrodi | BASi | MF-2060 | |
| Potenziostato 600D | CHI instruments | 600D | |
| Filo Pt | Sigma Aldrich | 267228-1G | |
| Idrossido di sodio | Sigma Aldrich | 221465 | |
| Acido solforico | Sigma Aldrich | 30743 |
Riferimenti
- Li, J., Shan, Z., Ma, E. Elastic strain engineering for unprecedented materials properties. MRS Bulletin. 39, 108-114 (2014).
- Luo, M., Guo, S. Strain-controlled electrocatalysis on multimetallic nanomaterials. Nature Reviews Materials. 2, 17059(....
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Ristampe e permessi
